(57)【要約】【課題】正確な信号に対する基準発振器のロックを必要とせずに、基準発振器の周波数誤差を補正する能力を有するスペクトルアナライザ等を提供すること。【解決手段】本発明の一実施形態に係るスペクトルアナライザ１０は、基準周波数における基準信号１２０を供給する基準発振器１１０と、前記基準信号１２０とタイミング制御信号１６０を受信するべく接続されており、前記タイミング制御信号１６０を使用して前記基準周波数の誤差を判定し、前記誤差の補正において使用する誤差補正信号１７０を生成するべく動作可能な誤差検出回路１５０と、前記誤差補正信号１７０を受信するべく接続されており、前記誤差補正信号１７０を使用して出力周波数を調節することで前記基準周波数の前記誤差を補償するべく動作可能な周波数変換装置とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準周波数における基準信号（１２０）を供給する基準発振器（１１０）と、
前記基準信号（１２０）とタイミング制御信号（１６０）を受信するべく接続されており、前記タイミング制御信号（１６０）を使用して前記基準周波数の誤差を判定し、前記誤差の補正において使用する誤差補正信号（１７０）を生成するべく動作可能な誤差検出回路（１５０）と、
前記誤差補正信号（１７０）を受信するべく接続されており、前記誤差補正信号（１７０）を使用して出力周波数を調節することで前記基準周波数の前記誤差を補償するべく動作可能な周波数変換装置と、
を具備するスペクトルアナライザ（１０）。
【請求項２】
前記周波数変換装置は、前記基準信号（１２０）と前記誤差補正信号（１７０）を受信するべく接続された局部発振器（１３０）を含んでおり、前記局部発振器（１３０）は、前記誤差補正信号（１７０）を使用して、前記基準周波数における前記基準信号（１２０）を計測周波数における局部発振信号（１４０）に変換するべく動作可能である請求項１記載のスペクトルアナライザ（１０）。
【請求項３】
前記局部発振器（１１０）は、
前記誤差補正信号（１７０）から生成された制御電圧（４６０）を受信するべく接続されており、前記制御電圧（４６０）に基づいて前記局部発振信号（１４０）を生成するべく動作可能な電圧制御発振器（４７０）と、
前記基準信号（１２０）とフィードバック信号（４９０）を受信するべく接続されており、前記基準信号（１２０）及び前記フィードバック信号（４９０）間の位相及び周波数の差を表す誤差信号（４２０）を生成するべく動作可能な位相及び周波数検出器（４１０）と、
前記誤差信号（４２０）と前記誤差補正信号（１７０）を受信するべく接続されており、前記誤差信号（４２０）と前記誤差補正信号（１７０）を合成したものに比例した前記制御電圧（４６０）を生成するべく動作可能な電圧生成器（４５０）と、
を含み、
前記電圧制御発振器（４７０）は、前記局部発振信号（１４０）として前記フィードバック信号（４９０）を生成するべく更に動作可能であり、
前記局部発振器（１３０）は、前記フィードバック信号（４９０）を受信し、除算比率によって前記フィードバック信号（４９０）を除算するべく接続された周波数除算器（４８０）を更に含み、
前記電圧制御発振器（４７０）によって生成された前記フィードバック信号（４９０）は、前記基準信号（１２０）の前記基準周波数と前記除算比率の積に等価な前記計測周波数を有する前記局部発振信号（１４０）である請求項２記載のスペクトルアナライザ（１０）。
【請求項４】
高周波（ＲＦ）信号（４０）と前記局部発振信号（１４０）を受信するべく接続されており、前記ＲＦ信号（４０）を前記局部発振信号（１４０）を使用して中間周波数（ＩＦ）信号（６０）に変換するべく動作可能な更なる周波数変換装置（５０）を更に具備する請求項２記載のスペクトルアナライザ（１０）。
【請求項５】
高周波（ＲＦ）信号（４０）と前記基準信号（１２０）から生成された局部発振信号（１４０）を受信するべく接続されており、前記局部発振信号（１４０）を使用して前記ＲＦ信号（４０）を中間周波数（ＩＦ）信号（６０）に変換するべく動作可能な更なる周波数変換装置（５０）と、
前記ＩＦ信号（６０）を受信するべく接続されており、前記ＩＦ信号（６０）をデジタル信号（８０）に変換するべく動作可能なアナログ／デジタルコンバータ（７０）と、
前記デジタル信号（８０）と前記誤差補正信号（１７０）を受信するべく接続された前記周波数変換装置として周波数調節コンポーネント（５００）を含んでおり、前記誤差補正信号（１７０）の関数として前記デジタル信号（８０）の周波数を調節して補正済みのデジタル信号（５１０）を生成するべく動作可能なプロセッサ（９０）と、
を更に具備する請求項１記載のスペクトルアナライザ（１０）。
【請求項６】
前記タイミング制御信号（１６０）は、既知の時間インターバルだけ離隔したタイミング信号を含んでおり、
前記誤差検出回路（１５０）は、
前記基準信号（１２０）を受信するべく接続されており、前記タイミング信号の連続したものの間において発生する前記基準信号（１２０）のサイクルをカウントして前記基準周波数を表すカウント値（２４０）を生成するべく動作可能なカウンタ回路（２００）と、
前記カウント値（２４０）を受信するべく接続されており、前記カウント値（２４０）から前記基準周波数を判定し、前記基準周波数及び望ましい周波数間の差として前記誤差を判定し、且つ、前記基準周波数の前記誤差を補償する前記誤差補正信号（１７０）を生成するべく動作可能なプロセッサ（２５０）と、
を含む請求項１記載のスペクトルアナライザ（１０）。
【請求項７】
前記誤差検出回路（１５０）は、
前記基準信号（１２０）と前記タイミング制御信号（１６０）を受信するべく接続されており、前記基準信号（１２０）及び前記タイミング制御信号（１６０）間の位相差（３３０）を検出するべく動作可能な位相比較器（３２０）と、
前記位相差（３３０）を受信するべく接続されており、前記位相差（３３０）から前記誤差を判定し、前記基準周波数の前記誤差を補償する前記誤差補正信号（１７０）を生成するべく動作可能なプロセッサ（３４０）と、
を含む請求項１記載のスペクトルアナライザ（１０）。
【請求項８】
基準周波数における基準信号（１２０）を受信する段階（７１０）と、
タイミング制御信号（１６０）を使用して前記基準周波数の誤差を判定する段階（７３０）と、
周波数変換装置の出力周波数を調節する（７５０）ことで前記基準周波数の前記誤差を補償するために使用する誤差補正信号（１７０）を生成する段階（７４０）と、
を具備することを特徴とするスペクトルアナライザ（１０）の周波数誤差を補正する方法。
【請求項９】
前記タイミング制御信号（１６０）は、既知の時間インターバルだけ離隔したタイミング信号を含んでおり、
前記誤差補正信号（１７０）を生成する前記段階（７４０）は、
前記タイミング信号の連続したものの間において発生する前記基準信号（１２０）のサイクルをカウントし、前記基準周波数を表すカウント値（２４０）を生成する段階と、
前記カウント値（２４０）から前記基準周波数を判定する段階と、
前記基準周波数及び望ましい周波数間の差として前記誤差を判定する段階と、
前記基準周波数の前記誤差を補償する前記誤差補正信号（１７０）を生成する段階と、
を更に含む請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記誤差補正信号（１７０）を生成する段階（７４０）は、
前記基準信号（１２０）と前記タイミング制御信号（１６０）間の位相差（３３０）を検出する段階と、
前記位相差（３３０）から前記誤差を判定する段階と、
前記基準周波数の前記誤差を補償する前記誤差補正信号（１７０）を生成する段階と、
を更に含む請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数誤差を補正するスペクトルアナライザ及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトルアナライザは、一般に、アナライザのタイミング及び計測周波数を制御する正確な発振周波数を生成するマスタ又は基準発振器を含んでいる。従って、スペクトルアナライザの性能は、基準発振器の周波数誤差によって大幅に劣化する可能性を有している。通常、基準発振器は、相対的に安定した発振周波数を供給する水晶発振器である。しかしながら、水晶発振器の発振周波数は、しばしば、熱によって変動する。この結果、水晶発振器の発振周波数は、周辺の温度によって変化する場合がある。この熱的な不安定性の大きさは、通常、ｐｐｍ（ｐａｒｔ  ｐｅｒ  ｍｉｌｌｉｏｎ）を単位として計測されており、これを使用し、水晶発振器の周波数精度を規定している。この周波数精度から、その水晶発振器に予想される周波数誤差を判定可能である。
【０００３】
一例として、１ｐｐｍ（ｐａｒｔ  ｐｅｒ  ｍｉｌｌｉｏｎ）の周波数精度を有する公称動作周波数が１０ＭＨｚの水晶発振器は、±１ｋＨｚの予想周波数誤差を具備している。この周波数誤差は、公称動作周波数と比べて小さいものではあるが、周波数に敏感なアプリケーションの場合には、この誤差は許容不能であろう。例えば、周波数を基準発振器から導出している局部発振器を使用して狭帯域信号を計測する際には、基準発振器の１ｋＨｚの周波数誤差は、スペクトルアナライザの計測精度を大幅に低下させることになる。
【０００４】
基準発振器の周波数誤差を補正するべく現時点において利用可能な技法には、いくつかのものが存在している。一般的な技法の１つは、基準発振器を、望ましい動作周波数の相対的に正確な信号（例えば、外部生成による１０ＭＨｚの基準クロック信号）に対してロックすることにより、発振周波数の変動を補正する方法である。例えば、基準発振器は、基準発振器の周波数を外部信号の周波数と比較して、基準発振器の周波数の補正に使用する周波数誤差又はオフセットを判定することにより、外部信号に対して「ロック」可能である。
【０００５】
なお、本願に関連する先行文献として、下記の特許文献１〜９がある。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，４４０，３１３号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７１７，４０３号明細書
【特許文献３】米国特許第５，７３７，７１５号明細書
【特許文献４】米国特許第５，７４５，７４１号明細書
【特許文献５】米国特許第５，７５７，７８６号明細書
【特許文献６】米国特許第５，７７７，４６４号明細書
【特許文献７】米国特許第５，８８６，５８３号明細書
【特許文献８】米国特許第６，７４１，８４２ Ｂ２号明細書
【特許文献９】米国特許第６，６９７，０１６ Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような自動周波数補正（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：ＡＦＣ）法は、基準発振器が調節可能である（例えば、電圧制御発振器である）ことを必要としており、この結果、基準発振器のコストが増大することになる。従って、低廉な固定周波数の基準発振器を有するスペクトルアナライザの場合には、利用可能なＡＦＣ法を使用した周波数補正は不可能である。又、スペクトルアナライザが外部信号にアクセスできない場合も存在しており、従って、基準発振器の発振器周波数を補正不能である場合も存在する。この結果、正確な信号に対する基準発振器のロックを必要とせずに、基準発振器の周波数誤差を補正する能力を有するスペクトルアナライザに対するニーズが存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施例は、タイミング制御信号を使用して内部の周波数誤差を補正するスペクトルアナライザを提供する。スペクトルアナライザは、基準周波数における基準信号を供給する基準発振器と、タイミング制御信号を使用して基準周波数の誤差を判定する誤差検出回路と、を含んでいる。誤差検出回路は、その出力周波数を調節して基準周波数の周波数誤差を補償する際に周波数変換装置が使用する誤差補正信号を更に生成する。
【０００９】
一実施例においては、周波数変換装置は、基準信号と誤差補正信号を受信するべく接続された局部発振器を含んでいる。局部発振器は、誤差補正信号を使用して、基準周波数における基準信号を動作周波数における動作信号に変換する。例えば、模範的な実施例においては、局部発振器は、（ｉ）基準信号とフィードバック信号を受信し、基準信号及びフィードバック信号間の位相又は周波数の差を表す誤差信号を生成する位相及び周波数検出器と、（ｉｉ）誤差信号と誤差補正信号を受信し、誤差信号と誤差補正信号を合成したものに比例する制御電圧を生成する電圧生成器と、（ｉｉｉ）制御電圧を受信し、制御電圧に基づいて動作信号を生成する電圧制御発振器と、を含んでいる。
【００１０】
別に実施例においては、スペクトルアナライザは、高周波（ＲＦ）信号と基準信号から生成された局部発振信号を受信し、局部発振信号を使用してＲＦ信号を中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＩＦ）信号に変換する更なる周波数変換装置と、ＩＦ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタルコンバータと、誤差補正信号を使用してデジタル信号を処理する、当該周波数変換装置を含むプロセッサと、を更に含んでいる。例えば、模範的な実施例においては、周波数変換装置は、誤差補正信号の関数としてデジタル信号の周波数を調節して補正済みのデジタル信号を生成する周波数調節モジュールを含んでいる。
【００１１】
更なる実施例においては、タイミング制御信号は、既知のタイミングインターバルだけ離隔したタイミング信号を含んでおり、誤差検出回路は、連続したタイミング信号間において発生する基準信号のサイクルをカウントして基準周波数を表すカウント値を生成するカウンタ回路を含んでいる。誤差検出回路は、カウント値から基準周波数を判定し、基準周波数及び望ましい周波数間の差として基準周波数の誤差を判定し、且つ、基準周波数の誤差を補償する誤差補正信号を生成するプロセッサを更に含んでいる。例えば、模範的な実施例においては、タイミング信号は、１パルス／秒のレートで生成されるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）クロック信号のパルスである。
【００１２】
更に別の実施例においては、誤差検出回路は、基準信号及び前記タイミング制御信号間の位相差を検出する位相比較器と、位相差から基準周波数を判定し、基準周波数及び望ましい周波数間の差として基準周波数の誤差を判定し、且つ、基準周波数の誤差を補償する誤差補正信号を生成するプロセッサと、を含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照し、開示対象の発明について説明するが、添付の図面は、本発明の模範的な実施例を示しており、これらの図面は、本引用により、本明細書に包含される。
【００１４】
図１は、本発明の実施例による模範的な概略スペクトルアナライザ１０を示す概略ブロックダイアグラムである。例えば、図１に示されているスペクトルアナライザ１０は、ＡＧＩＬＥＮＴ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ社の「Ｅ４４４０  ＰＳＡ」型シリーズスペクトルアナライザの模範的なコンポーネントを表している。
【００１５】
スペクトルアナライザ１０は、低雑音増幅器（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＬＮＡ）３０、ミキサ５０、１つ又は複数の局部発振器１３０（図示を容易にするべく、これらの中の１つのみが図示されている）、アナログ／デジタルコンバータ７０、プロセッサ９０、及びディスプレイ１００を含んでいる。動作の際には、ＬＮＡ３０が、インバウンドＲＦ信号２０を増幅し、増幅済みのインバウンドＲＦ信号４０を生成する。ＬＮＡ３０は、増幅済みのインバウンドＲＦ信号４０をミキサ５０に供給し、ミキサが、局部発振器１３０によって生成された局部発振信号１４０に基づいて、増幅済みのインバウンドＲＦ信号４０をインバウンド低ＩＦ信号６０に直接変換する。局部発振信号１４０は、スペクトルアナライザ１０が実行する計測の中心周波数ＣＦを設定している。
【００１６】
インバウンド低ＩＦ信号６０は、アナログ／デジタルコンバータ７０を介してアナログからデジタルに変換され、デジタル信号８０が生成される。プロセッサ９０は、デジタル信号８０を処理し、表示用のデータ９５をディスプレイ１００に出力して表示する。プロセッサ９０（並びに、更に一般的には、本明細書において使用されている「プロセッサ」という用語）は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコンピュータ、中央演算処理装置、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラム可能な論理装置、状態機械、論理回路、アナログ回路、デジタル回路、及び／又は動作命令に基づいて信号（アナログ及び／又はデジタル）を操作する任意の装置などの任意のタイプの処理装置を含んでいる。尚、従来のスペクトルアナライザの動作については、例えば、米国カリフォルニア州パロアルトに所在するＡＧＩＬＥＮＴ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ社から提供されている「Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｂａｓｉｃｓ，  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｎｏｔｅ  １５０」に記述されている。
【００１７】
図１に示されているスペクトルアナライザ１０は、基準発振器１１０と誤差検出回路１５０を更に含んでいる。基準発振器１１０は、基準周波数（例えば、１０ＭＨｚ）における基準信号１２０を供給して局部発振器１３０を駆動する水晶発振器などの高精度の発振器である。基準発振器１１０及び局部発振器１３０は、それぞれ、電圧制御発振器又はその他の発振装置を包含可能である。局部発振器１３０は、基準周波数における基準信号１２０を、スペクトルアナライザ１０の計測周波数（例えば、ＣＦ）における局部発振信号１４０に変換する。模範的な実施例においては、局部発振器１３０は、トランスレーショナルループ（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ  ｌｏｏｐ）のＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）周波数シンセサイザであり、ＰＬＬ周波数シンセサイザによって生成された局部発振信号１４０のＩＦ周波数を使用することにより、ミキサ５０を使用してインバウンドの増幅済みの信号４０を、ＲＦから望ましいＩＦ周波数に「トランスレート（ｔｒａｎｓｌａｔｅ）」している。
【００１８】
しかしながら、基準発振器１１０によって生成される基準信号１２０の周波数は、周辺温度などの様々な要因に起因し、指定又はプログラムされた発振周波数からドリフトする可能性がある。例えば、基準発振器１１０の中心周波数が１０ＭＨｚであるとスペクトルアナライザ１０の仕様が示している場合にも、動作の際に、実際の中心周波数が、基準発振器１１０の周波数精度に基づいて変化することになる。このような基準発振器１１０の周波数誤差は、スペクトルアナライザ１０の計測精度を大幅に低下させる。
【００１９】
従って、本発明の実施例によれば、誤差検出回路１５０が、スペクトルアナライザ１０が受信又は生成するタイミング制御信号１６０を使用して基準発振器の周波数誤差を検出及び補正している。タイミング制御信号１６０は、任意のタイプの正確又は高精度な信号を含んでいる。例えば、一実施例においては、タイミング制御信号１６０は、スペクトルアナライザ１０内のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）レシーバ（図示されてはいない）によって生成されるＧＰＳクロック信号である。ＧＰＳレシーバは、ナビゲーション衛星からＧＰＳ無線波を受信し、ＧＰＳ又はＵＴＣ時間のいずれかに同期した１ｐｐｓ（ｐｕｌｓｅ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）の出力を供給するべく設計されている。その他の実施例においては、タイミング制御信号１６０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）上において送信される「ＩＥＥＥ  １５８８  Ｔｉｍｅ  Ｓｙｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ」パケットなどの外部生成による高精度信号である。
【００２０】
誤差検出回路１５０は、基準発振器１１０によって生成された基準信号１２０とタイミング制御信号１６０の両方を受信し、タイミング制御信号１６０を使用して基準信号１２０内の周波数誤差を推定する。例えば、一実施例においては、誤差検出回路１５０は、図２と関連して更に詳細に後述するように、タイミング制御信号１６０から基準信号１２０の実際の周波数を判定し、実際の周波数を望ましい周波数と比較することにより、基準信号１２０の周波数誤差を推定する。別の実施例においては、誤差検出回路１５０は、図３と関連して更に詳しく後述するように、基準信号１２０及びタイミング制御信号１６０間の位相差を検出し、基準信号１２０の周波数誤差を推定する。
【００２１】
誤差検出回路１５０は、更に、基準発振器１１０の周波数誤差の補正（或いは、補償）に使用する誤差補正信号１７０を局部発振器１３０及び／又はプロセッサ９０に対して生成する。例えば、誤差検出回路１５０が、基準発振器１１０が５．６ｐｐｍだけ本来の周波数より低速であり、且つ、局部発振器１３０の望ましい中心周波数が１．０ＧＨｚであると判定した場合には、局部発振器１３０に供給される誤差補正信号１７０を使用することにより、１．０ＧＨｚよりも５．６ｐｐｍ高い中心周波数（即ち、１．０００００５６ＧＨｚ）に局部発振器１３０をプログラムすることができる。この結果、局部発振器１３０によって生成される実際の中心周波数が、望ましい１．０ＧＨｚとなることになろう。別の例として、プロセッサ９０に供給される誤差補正信号１７０によって推定周波数誤差を通知することも可能である。プロセッサ９０は、この推定周波数誤差を使用し、デジタル信号８０内において受信した未補正の計測データを後処理することにより、不正確な中心周波数の計測データを補正可能である。
【００２２】
次に図２を参照すれば、図１のスペクトルアナライザの基準発振器の周波数誤差を検出する模範的な誤差検出回路１５０が示されている。誤差検出回路１５０は、カウンタ回路２００とプロセッサ２５０を含んでいる。カウンタ回路２００は、タイミング制御信号１６０と基準発振器から出力される基準信号１２０の両方を受信するべく接続されている。カウンタ回路２００は、タイミング制御信号１６０内のパルスのそれぞれの隣接ペア間において発生する基準信号１２０内のサイクル数をカウントするべく構成されている。一実施例においては、タイミング制御信号１６０内のタイミングパルスのそれぞれのペアは、１ＧＰＳ秒だけ離隔している。この結果、カウントされたサイクル数は、基準信号１２０のカウントインターバルにおける平均周波数と等価である。
【００２３】
図２においては、カウンタ回路２００は、基準信号１２０を受信するべく接続されたカウンタ２２０と、タイミング制御信号１６０に基づいてカウンタ２２０を制御するコントローラ２１０と、を含んでいる。タイミング制御信号１６０内のそれぞれのタイミングパルスを受信した際に、コントローラ２１０は、以前のタイミングパルス以降にカウンタ２２０によってカウントされたサイクル数をラッチする制御信号２３０をカウンタ２２０に供給する。カウンタ２２０は、カウントしたカウント数（即ち、基準発振器の計測周波数）を含むカウント値２４０をプロセッサ２５０に出力し、コントローラ２１０は、カウント値２４０が出力された後、カウンタ２２０をリセットし、基準信号１２０内のサイクルのカウントが再開される。
【００２４】
プロセッサ２５０は、カウント値２４０から基準信号１２０の基準周波数を判定し、計測された基準周波数を基準発振器の望ましい又は指定されている周波数（例えば、ユーザー制御による周波数又はプログラムされている周波数）と比較し、基準発振器の周波数誤差を判定する。プロセッサ２５０は、この周波数誤差から、基準周波数の誤差を補償する誤差補正信号１７０を生成する。例えば、一実施例においては、誤差補正信号１７０は、局部発振器内に中心周波数をプログラムして基準発振器の誤差をオフセットするように通知する。別の実施例においては、誤差補正信号１７０は、スペクトルアナライザによってキャプチャされたデジタルデータの後続の処理において推定周波数誤差を使用して周波数誤差を補正するように通知する。
【００２５】
図３は、本発明の実施例による別の模範的な誤差検出回路１５０のブロックダイアグラムである。誤差検出回路１５０は、クロック生成器３００、位相比較器３２０、及びプロセッサ３４０を含んでいる。クロック生成器３００は、基準発振器から基準信号１２０を受信するべく接続されている。クロック生成器３００は、方形波のクロック信号３１０を生成し、クロック信号３１０を位相比較器３２０に入力する。一実施例においては、クロック生成器３００は、基準信号１２０内のサイクル数をカウントし、既定のサイクル数のカウントが完了した際にクロックパルスを出力するべく設計されたカウンタ回路を含んでいる。例えば、基準信号１２０の望ましい周波数が「ｆ」であると仮定すると、クロック生成器３００は、それぞれの「ｆ」個のサイクルごとに、１つのクロックパルスを出力する。従って、基準信号１２０の基準周波数が正確に「ｆ」である場合には（即ち、基準信号１２０に誤差が存在していない場合には）、クロック生成器３００は、毎秒当たりに１つのクロックパルスを出力することになる。
【００２６】
位相比較器３２０は、タイミング制御信号１６０及びクロック信号３１０を受信するべく接続されている。位相比較器３２０は、タイミング制御信号１６０とクロック信号３１０の位相を比較し、タイミング制御信号１６０及びクロック信号３１０間の位相差を示すパルス幅を有する位相差信号３３０をプロセッサ３４０に出力するべく構成されている。一実施例においては、タイミング制御信号１６０は、１ＧＰＳ秒だけ離隔したタイミングパルスから形成されている。位相比較器３２０は、タイミング制御信号１６０内のタイミングパルス及びクロック信号３１０内の対応するクロックパルス間の位相差を計測し、位相差信号３３０を生成する。
【００２７】
一実施例においては、プロセッサ３４０は、誤差補正信号１７０として位相差信号３３０を直接的に出力する。別の実施例においては、プロセッサ３４０は、誤差補正信号１７０を生成する際に位相差信号３３０を周波数誤差として使用する。更なる実施例においては、プロセッサ３４０は、位相差信号３３０から基準信号１２０の実際の基準周波数を判定し、実際の基準周波数を基準発振器の望ましい周波数と比較することにより、基準発振器の周波数誤差を判定する。プロセッサ２５０は、この周波数誤差から、基準周波数の誤差を補償する誤差補正信号１７０を生成する。例えば、一実施例においては、誤差補正信号１７０は、中心周波数を局部発振器内にプログラムして基準発振器の誤差をオフセットするように通知する。別の例においては、誤差補正信号１７０は、スペクトルアナライザによってキャプチャされたデジタルデータの後続の処理において推定周波数誤差を使用し、周波数誤差を補正するように通知する。
【００２８】
図４は、本発明の実施例による基準発振器１１０の周波数誤差を補正する出力を供給するスペクトルアナライザの模範的な局部発振器１３０の概略ブロックダイアグラムである。局部発振器１３０は、基準発振器１１０からの基準信号１２０と誤差検出回路１５０からの誤差補正信号１７０の両方を受信するべく接続されている。局部発振器１３０は、望ましい基準周波数におけるフィードバック信号４９０を生成するべく設計された除算比率によってＶＣＯ４７０の出力信号（即ち、局部発振信号１４０）を除算するフィードバック経路内に、位相及び周波数検出器（ＰＦＤ）４１０、加算ノード４３０、電圧生成器４５０、電圧制御発振器（ＶＣＯ）４７０、及び周波数除算器（４８０）を含んでいる。
【００２９】
動作の際には、基準信号１２０とフィードバック信号４９０がＰＦＤ４１０に入力される。ＰＦＤ４１０の出力は、基準信号１２０及びフィードバック信号４９０間の誤差（位相及び／又は周波数におけるもの）を示す誤差信号４２０である。誤差信号４２０は、加算ノード４３０において誤差補正信号１７０と合成されて補正信号４４０が生成され、これが、電圧生成器４５０に入力される。電圧生成器４５０は、補正信号４４０から、「制御電圧」４６０と呼ばれる出力電圧を生成する。
【００３０】
ＶＣＯ４７０の発振周波数は、制御電圧４６０によって決定される。従って、誤差補正信号１７０は、ＶＣＯ４７０の発振周波数が基準信号１２０の周波数誤差を補償する制御電圧４６０を生成するように設定されている。ＶＣＯ４７０出力は、局部発振器１３０から出力される局部発振信号１４０であり、これは、ＰＦＤ４１０に入力されるフィードバック信号４９０を生成するべく周波数除算器４８０にも入力されている。
【００３１】
図５は、本発明の実施例による基準発振器の周波数誤差を補正するスペクトルアナライザの模範的なプロセッサ９０の概略ブロックダイアグラムである。プロセッサ９０は、周波数調節処理コンポーネント５００及びその他の処理コンポーネント５２０を含んでいる。周波数調節処理コンポーネント５００は、ＡＤＣから出力されたデジタル信号８０と誤差補正信号１７０を受信するべく接続されている。周波数調節処理コンポーネント５００は、誤差補正信号１７０に基づいてデジタル信号の周波数を調節し、補正済みのデジタル信号５１０を生成する。補正済みのデジタル信号５１０は、後続の処理段階において、プロセッサ９０のその他の処理コンポーネント５２０によって使用されることになる。
【００３２】
例えば、一実施例においては、周波数調節処理コンポーネント５００に供給される誤差補正信号１７０は、基準発振器の推定周波数誤差を通知している。周波数調節処理コンポーネント５００は、推定周波数誤差を使用してデジタル信号８０内のデータを補正することにより、補正済みのデジタル信号５１０内において適切な周波数を有するデータを生成する。誤差補正信号１７０は、リアルタイムで周波数調節処理コンポーネント５００に適用することも可能であり、或いは、周波数調節処理コンポーネント５００による後続の処理のために、デジタル信号５１０内のデータと共にメモリ（図示されてはいない）内に保存することも可能である。
【００３３】
図６は、本発明の実施例による模範的な周波数調節処理コンポーネント５００の概略ブロックダイアグラムである。周波数調節処理コンポーネント５００は、デジタル信号８０と誤差補正信号１７０を受信するべく接続された合成ノード６００を含んでいる。合成ノード６００は、デジタル信号８０と誤差補正信号１７０を（例えば、加算、指数信号による乗算、及び／又はその他の数学的合成によって）合成し、補正済みのデジタル信号５１０を生成するべく機能する。従って、誤差補正信号１７０は、デジタル信号５１０の周波数を望ましい周波数にオフセットするべく設計された周波数オフセットを含んでいる。
【００３４】
図７は、本発明の実施例によるスペクトルアナライザの周波数誤差を補正する模範的なプロセス７００を示している。ブロック７１０において、スペクトルアナライザの基準発振器により、基準周波数において基準信号を生成する。ブロック７２０において、タイミング制御信号を受信し、ブロック７３０において、タイミング制御信号を使用して基準周波数の周波数誤差を判定する。例えば、一実施例においては、タイミング制御信号は、基準信号と比較してそれらの間の位相及び／又は周波数の差を判定するＧＰＳクロック信号である。一実施例においては、位相及び／又は周波数の差が、周波数誤差を直接的に提供している。別の実施例においては、位相及び／又は周波数の差を使用することによって基準信号の実際の周波数を判定し、これを基準信号の望ましい周波数と比較して周波数誤差を判定可能である。
【００３５】
判定された周波数誤差から、ブロック７４０において、誤差補正信号を生成し、ブロック７５０において、これを使用し、周波数変換装置の出力周波数を調節することで基準周波数の周波数誤差を補償する。一実施例においては、周波数変換装置は、基準発振器によって直接的又は間接的に駆動される局部発振器である。別の実施例においては、周波数変換装置は、スペクトルアナライザによって計測されたデジタルデータの周波数を調節するべく構成されたデジタルプロセッサである。
【００３６】
当業者であれば、本出願に記述されている革新的な概念は、様々なアプリケーションにおいて変更及び変形可能であることを認識するであろう。従って、本発明の範囲は、前述の特定の模範的な開示内容のいずれかに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に定義されているとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例によるスペクトルアナライザを示す概略ブロックダイアグラムである。
【図２】本発明の実施例による図１のスペクトルアナライザの基準発振器の周波数誤差を検出する模範的な誤差検出回路のブロックダイアグラムである。
【図３】本発明の実施例による別の模範的な誤差検出回路のブロックダイアグラムである。
【図４】本発明の実施例による基準発振器の周波数誤差を補正する出力を供給するスペクトルアナライザの模範的な局部発振器の概略ブロックダイアグラムである。
【図５】本発明の実施例による基準発振器の周波数誤差についてデジタル信号を補正する周波数調節コンポーネントを含むスペクトルアナライザの模範的なプロセッサの概略ブロックダイアグラムである。
【図６】本発明の実施例による模範的な周波数調節コンポーネントの概略ブロックダイアグラムである。
【図７】本発明の実施例によるスペクトルアナライザの周波数誤差を補正する模範的なプロセスを示している。
【符号の説明】
【００３８】
１０  スペクトルアナライザ
４０  高周波（ＲＦ）信号
５０  周波数変換装置
６０  中間周波数（ＩＦ）信号
７０  アナログ／デジタルコンバータ
８０  デジタル信号
９０  プロセッサ
１１０  基準発振器
１２０  基準信号
１３０  局部発振器
１４０  局部発振信号）
１５０  誤差検出回路
１６０  タイミング制御信号
１７０  誤差補正信号
２００  カウンタ回路
２４０  カウント値
２５０  プロセッサ
３２０  位相比較器
３３０  位相差
３４０  プロセッサ
４１０  周波数検出器
４２０  誤差信号
４５０  電圧生成器
４６０  制御電圧
４７０  電圧制御発振器
４８０  周波数除算器
４９０  フィードバック信号
５００  周波数調節処理コンポーネント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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